Ich möchte eine dynamische Spannung mit meiner Soundkarte absolut
messen.
(Mein Betreuer hat mir einen Oszilloskop/Labor-Termin in 6 WT gegeben,
aber ich will jetzt weitermachen.)
Das Signal liegt im Frequenzbereich von 50Hz bis 5kHz und im
Spannungsbereich von 0V bis 5V.
Meine Idee ist es ein 5V ~1kHz Sinus zu nehmen und damit den Messbereich
zu justieren.
Problem: Woher nehmen? Woher bekomme ich ein von der Amplitude her so
0,1V oder 2% genaues Signal? Es muss auch gar nicht einen genauen Wert
haben, sondern einfach nur bekannt sein.
50Hz könnte ich mit dem Multimeter messen, aber die sind für den Eingang
zu niedrig. Höhere Frequenzen könnte ich wiederum mit der Soundkarte
generieren und extern verstärken, aber kann sie nicht messen. :~(
Die Frequenz ist eigentlich egal, sie muss nur hoch genug sein, um den
Eingangskondensator vernachlässigen zu können und klein genug, um bei
44,1kS sauber dargestellt zu werden.
Ich habe OPV, Transistoren, Widerstände, 6,8V Z-Diode, ... und will eh
Kram bestellen. (Nein, ein Oszilloskop oder Funktionsgenerator will ich
mir nicht bestellen, das lohnt sich für mich einfach nicht. Bisher hat
mir die Soundkarte + Vorschaltung immer gereicht weil der Pegel egal
oder bekannt war.)
{ einmessen soundcard }
Hast du schon mal nach "Calibration signal generator circuit" gesucht?
Baue Dir einen Rechteckgenerator mit CMOS-Schaltkreis 74HC14 und versorge den mit einer bekannten Versorgungsspannung von 5V.
(unknown) schrieb: > Hast du schon mal nach "Calibration signal generator circuit" gesucht? Nein, ich hatte mich auf das Deutsche beschränkt. Mit den Begriffen finde ich aber einfach zu viel. http://members.shaw.ca/roma/thirteen.html sieht ganz gut aus, aber ich müsste erst einmal die Schaltung in schematische Form bringen um sie zu verstehen und zu prüfen welche Spannung herauskommt. Mit: google.com/search?hl=en& q=calibration+signal+generator+circuit+"fixed+voltage"+sine+OR+sinusoida l+soundcard Finde ich immer noch zu viel unnützes. Eddy Current schrieb: > Baue Dir einen Rechteckgenerator mit CMOS-Schaltkreis 74HC14 und > versorge den mit einer bekannten Versorgungsspannung von 5V. Dann müsste ich es aber stark TP-filtern und könnte nur rechnerisch bestimmen was herauskommen müsste.
Warum filtern? Das macht die Soundkarte schon selbst. Die Spitze-Spitze spannung sollte das nicht ändern.
Hans Mayer schrieb: > Warum filtern? Das macht die Soundkarte schon selbst. Jain, die Filterung ist ein sprungfähiger Bandpass. Die Steilen Flanken würden Impulse verursachen. Das Signal braucht kein sauberer Sinus sein, aber es darf auch nichts eckiges sein.
Mit ( z.B. geliehenem ) Oszilloskop: Einfach DC aus Labornetzteil nehmen, mit Multimeter kalibrieren/justieren ?
Moritz G. schrieb: > Höhere Frequenzen könnte ich wiederum mit der Soundkarte > generieren und extern verstärken, aber kann sie nicht messen. :~( Warum nicht? 1 kHz sollte doch noch jedes halbwegs brauchbare Multimeter machen, und wenn die Kurvenform ausreichend sinusförmig ist, muss es nicht einmal "true RMS" sein. Ansonsten: bau dir einen kleinen Kalibriergenerator, und lass ihn bei jemandem vermessen. Wenn du niemanden in deinem Ort findest, der das machen kann, findest du hier bestimmt genügend Leute, die dir sowas für pure Portoerstattung machen würden (mich eingeschlossen ;-). Als Generator würde sich ein altehrwürdiger XR2206 anbieten, so du noch einen finden kannst. Natürlich sollten die frequenz- und amplitudenbestimmenden Bauteile nicht als klappriges Poti ausgeführt sein, sondern entweder gleich fest eingebaut, oder man nimmt einen stabilen Schalter zum Umschalten, dessen Ergebnis reproduzierbar ist.
Einen kleinen aber genauen Rechteckgenerator könnte man auch leicht selbst bauen. Einfach einen Takt auf einen Analogschalter geben, der zwischen z.B. Masse und einer Referenzquelle umschaltet. Auf die Weise kann man ein Rechtecksignal erzeugen mit genau definierten Pegeln. LG Christian
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Christian L. schrieb: > Einen kleinen aber genauen Rechteckgenerator könnte man auch leicht > selbst bauen. Er muss ja in keinster Weise frequenzstabil sein. > Einfach einen Takt auf einen Analogschalter geben, der > zwischen z.B. Masse und einer Referenzquelle umschaltet. Auf die Weise > kann man ein Rechtecksignal erzeugen mit genau definierten Pegeln. Aber wieder mit dem Problem der zu hohen Flankensteilheit. Ich habe eine Schaltung entworfen, die wenn sie mit einem 6V Regulator betrieben wird, reproduzierbare Ergebnisse liefern könnte und ohne ICs auskommt.
Moritz G. schrieb: > Ich habe eine Schaltung entworfen, die wenn sie mit einem 6V Regulator > betrieben wird, reproduzierbare Ergebnisse liefern könnte und ohne ICs > auskommt. Rennt aber auch schon ziemlich in die Begrenzung, die du mit den Z-Dioden erzwingst. Ansonsten wohl ein stinknormaler Phasenschieber- Generator. Warum muss es partout ohne IC sein? Einen XR2206 bekommst du bspw. bei Kessler für EUR 5, ist das zu viel? Du könntest natürlich auch Jesper Hansens Mini-DDS aufbauen, da hast du auch einen schönen Sinus, allerdings brauchst du insgesamt mehr Bauteile extern, sofern du nicht gerade ein R-2R-Widerstandsnetzwerk noch in der Bastelkiste liegen hast.
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Jörg Wunsch schrieb: > Moritz G. schrieb: > Rennt aber auch schon ziemlich in die Begrenzung, die du mit den > Z-Dioden erzwingst. Das wäre die Idee. Die Begrenzung ist nicht so hart wie die Versorgungsgrenze und ich kann noch ein RC-Glied vor den Ausgang setzen. Die Frage ist: Kommt da auf 2% das heraus, was die Simulation sagt, oder muss ich es doch wieder mit einem richtigen Oszi ausmessen? Es geht auch ohne die Dioden, sie sind nur ein zusätzliches bestimmendes Element. > Ansonsten wohl ein stinknormaler Phasenschieber- > Generator. Ja, geht es denn noch einfacher? Die Schwierigkeit war es, eine Schaltung zu machen die langsam genug ist. Meine anderen Versuche habe ich nicht in den einstelligen kHz Bereich herunter bekommen. > Warum muss es partout ohne IC sein? Einen XR2206 bekommst du bspw. > bei Kessler für EUR 5, ist das zu viel? Es darf ein IC sein. 5 EUR sind nicht zu viel. > Jesper Hansens Mini-DDS aufbauen, da hast du auch einen schönen > Sinus, allerdings brauchst du insgesamt mehr Bauteile extern, sofern > du nicht gerade ein R-2R-Widerstandsnetzwerk noch in der Bastelkiste > liegen hast. Nicht in der Kiste, aber bestellbar. Ich habe das Problem mit dem Rechteck mal versucht zu verdeutlichen, indem ich eine Schaltung simuliert habe, die sich so ähnlich verhält, wie der Eingang der Soundkarte. (siehe Bild)
Moritz G. schrieb: >> Warum muss es partout ohne IC sein? Einen XR2206 bekommst du bspw. >> bei Kessler für EUR 5, ist das zu viel? > > Es darf ein IC sein. 5 EUR sind nicht zu viel. Dann nimm den XR2206. Schließlich wolltest du in absehbarer Zeit fertig werden. Das Teil kommt mit vergleichsweise wenig Ausgangs- beschaltung aus und erzeugt dir einen schönen Sinus, schön genug jedenfalls für deine Zwecke. ;-) Der Ausgangspegel wird durch einen einzigen Widerstand festgelegt, den du entweder als Festwiderstand nach Datenblatt einsetzen kannst, oder du führst einen Teil als Spindeltrimmer aus und lässt das Gerät dann von jemandem mit einem genauen Multimeter abgleichen. All deine schön simulierten Oszillatoren werden sich in der Praxis plötzlich gar nicht so benehmen wie in deinen Simulationen, du würdest noch ziemlich viel Zeit reinstecken, bis du an dem Punkt bist, wo du hin willst. Kann man natürlich zum Lernen machen (wenn der Weg das Ziel ist), aber wenn man schnell fertig werden will, fängt man nicht noch mit den Grundlagen der Schaltungstheorie an. Ein ordentlicher Sinusoszillator, diskret aufgebaut, war keine leichte Übung. Üblicherweise hat man dafür eine Wien-Robinson-Brücke gebaut, aber die Amplitudenregelung sauber hinzubekommen, braucht dann auch noch ein wenig Aufwand. Hat man ganz früher mit Kaltleitern gemacht (Mini-Glühlämpchen, möglicherweise sogar mit einem Eisen-Wasserstoff- Widerstand, wenn's genau sein soll), später dann mit einem FET.
Jörg Wunsch schrieb: > Dann nimm den XR2206. Schließlich wolltest du in absehbarer Zeit > fertig werden. ok, so etwas würde ich bestellen und dann baue ich es ähnlich wie hier: http://www.elexs.de/sinus1.htm Es geht für meinen Zweck sogar noch einfacher. XR2206, ICL8038, MAX038 sind bei R nicht lieferbar/im Sortiment, gibt es alternativen? Ich muss wohl falsch suchen, denn ich finde bei keinem der großen Hersteller Sinus-Oszillatoren oder etwas anderes als Taktgeneratoren. > All deine schön simulierten Oszillatoren werden sich in der Praxis > plötzlich gar nicht so benehmen wie in deinen Simulationen, du würdest > noch ziemlich viel Zeit reinstecken, bis du an dem Punkt bist, wo du > hin willst. Kann man natürlich zum Lernen machen (wenn der Weg das > Ziel ist), aber wenn man schnell fertig werden will, fängt man nicht > noch mit den Grundlagen der Schaltungstheorie an. Lernen ist schon ok, die Schaltung darf nur nicht ausarten in Temperaturstabilisierung, Regler, zig Konstantstromquellen ect. > Ein ordentlicher Sinusoszillator, diskret aufgebaut, war keine leichte > Übung. Üblicherweise hat man dafür eine Wien-Robinson-Brücke gebaut, > aber die Amplitudenregelung sauber hinzubekommen, braucht dann auch > noch ein wenig Aufwand. Hat man ganz früher mit Kaltleitern gemacht > (Mini-Glühlämpchen, möglicherweise sogar mit einem Eisen-Wasserstoff- > Widerstand, wenn's genau sein soll), später dann mit einem FET. Ich habe mit Interesse http://de.wikipedia.org/wiki/Wien-Robinson-Br%C3%BCcke#Oszillator gelesen. In der Schaltung dort hat man nur zwei normale Si-Dioden genommen, um die Verstärkung bei 1 zu halten.
Moritz G. schrieb: > XR2206, ICL8038, MAX038 sind bei R nicht lieferbar/im Sortiment, gibt es > alternativen? Nein, die Hersteller haben die Teile mittlerweile alle aus dem Programm genommen. Der letzte war wohl Maxim mit dem Edel-IC MAX038 (das Teil ging bis 20 MHz, war entsprechend teuer), denn deren Fab, die das produziert hat, hat die entsprechende alte Produktionslinie außer Betrieb genommen. Daher verwies ich dich auf Kessler Electronic, die behaupten zumindest im Online-Katalog, noch welche zu haben. > Ich muss wohl falsch suchen, denn ich finde bei keinem der großen > Hersteller Sinus-Oszillatoren oder etwas anderes als Taktgeneratoren. Du suchst nicht falsch. Sowas baut keiner, alle Welt will nur einen schönen stabilen Takt für die Digitaltechnik haben. Sinusse macht man heute mit einer DDS. > Lernen ist schon ok, die Schaltung darf nur nicht ausarten in > Temperaturstabilisierung, Regler, zig Konstantstromquellen ect. Ganz so schlimm nicht, aber vermutlich ist dein Oszilloskoptermin dann ran, bis du so eine Schaltung stabil laufen und vermessen hast. ;-) > Ich habe mit Interesse > http://de.wikipedia.org/wiki/Wien-Robinson-Br%C3%BCcke#Oszillator > gelesen. In der Schaltung dort hat man nur zwei normale Si-Dioden > genommen, um die Verstärkung bei 1 zu halten. Geht sicher auch, wird nur vom Klirrfaktor her schlechter werden. Der XR2206 hat zwar noch irgendwelche kleinen Unsauberkeiten im Signal, aber die 0,5 % Klirrfaktor, die im Datenblatt angegeben sind, muss man mit einem Analogaufbau auch erstmal erreichen. Es geht, aber es wird Aufwand.
Die steilen Flanken stören für die Kalibrierung der Amplitude eigentlich nicht wirklich. Wenn es unbedingt sein muss kommt halt ein einfach RC Filter noch dahinter. Wenn die Soundkarte damit nicht klar kommt kann man das als Oszilloskopersatz sowieso vergessen. Normal sollte da aber die Soundkarte auch einen Filter drin haben. Bei einer Frequenz von vielleicht 100-200 Hz ist die Spannung genügend lange konstant, nachdem die ggf. vorhandene leichte Störung an der steilen Flanke abgeklungen ist. Als Generator reicht da ein 74HC14. Für kleinere Amplitude halt ein Spannungsteiler und ggf. Spannungsfolger dazu oder der schon erwähnte analoge Schalter. Bei den Generator ICs was das Max038 eines der ersten das nicht mehr erhältlich war. Den XR2206 gab es vor kurzem auch bei Reichelt noch. Der kann auch noch wieder kommen.
Moritz G. schrieb: > Ich habe das Problem mit dem Rechteck mal versucht zu verdeutlichen, > indem ich eine Schaltung simuliert habe, die sich so ähnlich verhält, > wie der Eingang der Soundkarte. (siehe Bild) Ich nehme an, Deine Simulation soll verdeutlichen, dass der ursprünglich Puls mit 1V Amplitude nicht mehr wiederzufinden ist? Stattdessen erkennen wir einen Hub von 333mV, welcher eindeutig auf Deine absichtliche und unrealistische Wahl der Kapazitäten zurückzuführen ist. Dennoch: Die kapazitive Teilung durch 3, (das entspricht -9.6dB, 1nF arbeitet gegen 2nF), gilt im Durchlasbereich des vorliegenden Bandpasses auch für sinusförmige Signale. Insofern kann ich Deiner Argumentation nicht folgen.
Eddy Current schrieb: > Ich nehme an, Deine Simulation soll verdeutlichen, dass der ursprünglich > Puls mit 1V Amplitude nicht mehr wiederzufinden ist? Ja, der Maximalwert ist eine Spitze. > erkennen wir einen Hub von 333mV Das wäre, wenn es formunabhängig wäre ein verwendbarer Anhaltspunkt. > absichtliche und unrealistische Wahl der Kapazitäten zurückzuführen ist. Die Werte sind doch egal, es ging mir um die Form. Die Schaltung ist doch eh eine andere. Wichtig ist: Man muss durch einen Kondensator, Es gibt eine Begrenzung auf <20kHz. > Die kapazitive Teilung durch 3, (das entspricht -9.6dB, 1nF arbeitet > gegen 2nF), gilt im Durchlasbereich des vorliegenden Bandpasses auch für > sinusförmige Signale. Hm, also wäre die doppelte Amplitude eines Sinus genau so hoch wie der Sprung eines Rechtecks? Ich habe mir gedacht, dass der Längskondensator bei einem Sinus Zeit hätte sich etwas aufzuladen und daher z.B. ein 1kHz Sinus (<6,3kV/Vs) kleiner ausfallen würde, als die Flanke, die die maximale Steilheit von <126kV/Vs hat.
Der Eingangsfilter der Soundkarte ist so gemacht daß er bis 20kHz flach ist und danach schnell abfällt. Ich bleibe dabei, ein Rechteck bei 1kHz oder so reicht für dein Vorhaben.
Da ich so einfach und billig eh nicht an einen genauen Sinus oder auch nur etwas in der Richtung komme, mache ich es mit einem 555. Dank an Euch.
Der NE555 ist da nicht unbedingt erste Wahl, weil die Amplitude nicht ganz der Versorgungsspannung entspricht. Bei CMOS Gattern (ohne viel Last) kann man dagegen davon ausgehen, das man die volle Amplitude hat. Es reicht also die Versorgungsspannung (DC) zu messen.
Hi! Nur so als Idee: Mit einem Audioprogramm diverse Sinüsse erzeugen (z.B. 50 Hz, 150 Hz, 500 Hz, 1500 Hz und 5 kHz), davon jeweils einen Track mit ner Minute Dauer machen und auf CD brennen. Dann das Ausgangssignal des CD-Players über einen normalen Audioverstärker an das Soundkartenoszi ausgeben. Das Signal gleichzeitig - wie Jörg Wunsch geschrieben hat - mit einem besseren Multimeter messen und mit dem Lautstärkeregler auf 5V einstellen. Gruß Stefan
Stefan Zimmermann schrieb: > Das Signal gleichzeitig mit einem besseren Multimeter messen Das ist der Knackpunkt. Ich weiß, dass man Frequenzen im zweistelligen kHz Bereich nicht mit einem Multimeter messen kann. Was man noch richtig messen kann, weiß ich nicht.
1. mit der Soundkarte einen 50 Hz Sinus ausgeben (z.B. mit Audacity einfach generierbar) -> mit Multimeter messen. Da 50Hz und Sinus ist kein True RMS MM erforderlich. Bei mir zeigt das MM bei voller Lautstärke 1,41V an -> 2Vss. Das ganze kann man für mehrere Amplituden wiederholen. 2. Ausgang der Soundkarte mit dem Line In verbinden -> man kann jetzt bekannte Amplituden einspielen und dementsprechend kalibrieren.
Moritz G. schrieb: > Ich weiß, dass man Frequenzen im zweistelligen kHz Bereich nicht mit > einem Multimeter messen kann. Was man noch richtig messen kann, weiß ich > nicht. Bei einem SINUS von 5 kHz hast du kein Signal im zweistelligen kHz Bereich. Nur 5kHz. Audioverstärker haben in der Regel im Bereich von 50 Hz bis 5 kHz einen sehr flachen Frequenzgang. Das heißt, wenn die verschiedenen Sinüsse auf der CD die gleichen Amplitude haben, kommt auch hinten am Verstärker die gleiche Amplitude raus. In der Bedienungsanleitung von Multimetern steht immer der Frequenzbereich drin, in dem sie genau messen. Bei nem Sinus hast du ja keine Oberwellen... Gruß PP
Für die Wechselspannungsmessung mit den meisten Multimetern kann man die Spannung nicht einfach nach Oberwellen getrennt betrachten. Als einer der ersten Schritte erfolgt eine Gleichrichtung, so dass man danach eine ganz andere Zusammensetzung an Oberwellen hat, und sogar auch beim Sinus am Eingang die Schaltung dahinter höhere Frequenzen sieht. Es würde mich nicht wundern, wenn ein DMM mit einer Dreieckspannung zu höheren Frequenzen geht als mit einem Sinus. Für die Kalibrierung der Amplitude muss man auch nicht so hoch mit der Frequenz, denn der Frequenzgang wird bis über 10 kHz sehr flach sein. Es reicht halt auch ein Rechteck aus dem CMOS Gatter. Da muss man dann nur noch etwa 3-5 V DC nachmessen und ggf. dem Spannungsteiler trauen. Wie sehr das Rechtecksignal verzerrt ist, zeigt einem auch wie gut der Frequenzgang ist.
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